工程测试技术基础-2测量装置基本特性ppt课件.ppt

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1、第二章测量装置的基本特性本章学习要求：1.建立测量装置(系统)的概念；2.掌握测量装置特性对测量结果的影响；3.了解测量装置特性参数的测量方法。工程测试技术基础第二章测量装置的基本特性测量装置是为了完成测量任务所必需的传感器、仪器和设备的总称。第一节测量装置概述简单测量装置(光电池、温度计)V复杂测量装置(轴承缺陷检测)加速度计带通滤波器包络检波器第一节测量装置概述一.测量装置的基本要求理想的测量装置应该具有单值的、确定的输入－输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应，知道其中一个量就可以确定另一个量

2、，并且以输出和输入成线性关系最佳。xy线性xy线性xy非线性第一节测量装置概述二.测量装置的静态标定静态标定的目的：确定x与y之间的关系，从而确定线性度、灵敏度、滞后量、重复性等静态性能指标。静态标定是在规定条件下，利用一定准确度等级的标准设备(比被标定设备高一个等级)，产生已知标准的静态量(如标准压力、应变、位移等)作为测量装置的输入量，用实验方法进行多次重复测量，从而得到输出量的过程。第一节测量装置概述2.静态标定的过程（1）根据静态标定的条件，将传感器、标定设备以及测量仪器连接好；（2）在测量装置超载20%的

3、全量程范围内分成若干等份(6等份以上)，保持一定时间均匀地进行逐级加载和卸载，并逐点记录静态标定数据；（3）将静态标定数据用表格列出或绘出标定曲线，然后进行分析处理，从而确定测量装置的静态性能指标。无加速度、无振动、无冲击(除非这些量本身就是被测量)，环境温度一般为室温(20±5)℃，相对湿度不大于85％，大气压力为为0.1MPa。1．静态标定的条件第一节测量装置概述线性测量装置的输入x(t)和输出y(t)之间的关系可以用常系数线性微分方程来描述：三.线性测量装置及其主要性质(时域描述)一般在工程中使用的测量装置都

4、是线性的。第一节测量装置概述线性测量装置的性质：1.叠加性测量装置对各输入之和的输出，等于各输入单独作用时对应输出的之和，即若x1(t)→y1(t)，x2(t)→y2(t)则x1(t)±x2(t)→y1(t)±y2(t)2.比例性常数倍输入所得的输出，等于原输入所得输出的常数倍，即cx(t)→cy(t)(c为常数）第一节测量装置概述3.微分性测量装置对输入信号的微分，等于原输入所得输出信号的微分，即x'(t)→y'(t)4.积分性当初始条件为零时，测量装置对输入信号的积分，等于原输入所得输出信号的积分，即∫x(t)

5、dt→∫y(t)dt第一节测量装置概述5.频率保持性若测量装置的输入为某一频率的谐波信号，则测量装置的稳态输出将为同一频率的谐波信号，即若x(t)=x0cos(ωt+φx)则y(t)=y0cos(ωt+φy)线性测量装置的这些性质，特别是叠加性和频率保持性，在工程测试工作中具有重要作用。第一节测量装置概述第二节测量装置(系统)的静态特性第二章测量装置的基本特性研究静态特性的目的:(1)确定信号的大小；(2)确定误差的大小。一.线性度(线性误差)静态标定曲线与拟合(理想)直线的偏离程度。第二节测量装置的静态特性xy拟

6、合直线可通过多次测量得到的数据来求取，包括端点连线法、平均法和最小二乘法。设拟合直线为：（1）平均法：把实验数据按输入量由小到大依次排列，分成个数近似相等的两组，代入下式或第二节测量装置的静态特性（2）最小二乘法：拟合精度最高注意：将代入得由此可见，最小二乘法的拟合直线通过(,)点。第二节测量装置的静态特性二.灵敏度输出变化量与输入变化量之比，对于线性测量装置常用拟合直线的斜率来表示，即yx△x△y第二节测量装置的静态特性三.回程误差(迟滞或滞后量)在输入量由小增大和由大减小的测量过程中，对于同一个输入量所得到的两

7、个不同输出量之间的最大差值，即yxHmaxYmax第二节测量装置的静态特性四.重复性(重复误差)输入量按同一方向变化时，在全量程范围内重复进行测量所得到各特性曲线的重复程度，即xyYmax第二节测量装置的静态特性Rmax例：某力传感器的静态标定数据如下表，求：灵敏度、线性度和滞后量。x(kN)0246420y(mV)03.87.9128.14.20.1(mV)0.044.028.0011.988.004.020.04解：用最小二乘法求拟合直线第二节测量装置的静态特性(mV/kN)(mV/kN)灵敏度:线性度:滞后量

8、:拟合直线求解的方法不同，计算结果是有差别的，其中最小二乘法计算结果可靠性最高。第二节测量装置的静态特性(mV)五.静态特性的其他描述灵敏阀：又称为死区，用来衡量测量起始点不灵敏的程度。分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量，表明测量装置分辨输入量微小变化的能力。零点漂移：输出零点偏离原始零点的距离。第二节测量装置的静态特性测量范围(量程)：测量装